基于協同學理論的數字圖書館演化趨勢探討

□鄭建明

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基于協同學理論的數字圖書館演化趨勢探討

□鄭建明

運用協同學不穩定性原理、序參量原理和役使原理分析數字圖書館的演化過程，指出資源、技術與信息服務是數字圖書館演化的三個序參量，三者之間通過協同與競爭主宰數字圖書館演化；依據數字圖書館演化的內在機制與規律性分析數字圖書館的演化趨勢。

數字圖書館 協同學 序參量

數字圖書館是一個快速發展的新興領域，是國家信息化戰略的一個重要組成部分，相關研究一直是學術界的前沿領域。在這些研究中，數字圖書館的發展趨勢研究因其對數字圖書館建設具有重要的指導意義，一直是學術界的研究熱點。目前學術界對數字圖書館的發展趨勢研究主要集中在對國內外數字圖書館發展的介紹與分析、數字圖書館發展趨勢預測、數字圖書館發展策略分析等方面，尚缺乏對促進數字圖書館發展演化的內部機制和規律性的研究。數字圖書館作為一個由人、社會、系統等組成的復雜系統，其發展演化必然存在一定的內在機制與規律性，如能找出其演化發展的內在機制與規律性，將有助于提高對數字圖書館發展趨勢預測的準確性，從而提高數字圖書館的建設效率和服務水平。協同學是一門在多學科研究基礎上提出的可以廣泛應用的現代橫斷科學，揭示了系統從無序到有序的演化的內在機制和規律性，是自組織理論的重要組成部分[1]。協同學提出研究系統發展演化的三個基本原理：不穩定性原理、序參量原理和役使原理。本文將運用協同學相關理論，從一個新視角探求數字圖書館發展演化的內在機制與規律性。

1 協同學理論要義

德國功勛科學家哈肯(H. Haken)于20世紀60年代末到70年代在研究激光理論過程中形成了協同思想[2]，并用這一思想解釋各種復雜系統的演化機制，在這一過程中協同思想逐步豐富成熟。協同學以現代科學理論的最新成果——信息論、控制論、突變論為基礎，吸取平衡相變理論中序參量的概念和絕熱消去原理，在眾多學科的研究領域中，通過同類現象的類比摸索它們轉變所遵從的共同規律，總結出自己獨特的理論觀點，創造性地形成一套模型和處理方案，協同學打破了各學科之間的界限, 越過自然科學和社會科學之間長期存在的鴻溝，通過系統論的方法，橫斷學科間隔，找到其共性，把各學科聯系了起來[3]。既可對自然科學的問題得出定量結論，又可對社會科學的問題作出科學的定性說明，正確地反映實際狀況。所以協同理論本身的局限性小、適用面廣，為在各學科中研究有序結構形成的質變行為開辟了廣闊的前景[4]。協同學理論已在物理學、天文學、氣象學、化學、生物學、光學、流體力學、機械工程學、人口學、社會學、計算機科學、語言學以及管理科學等許多方面得到廣泛應用，并取得了重要成果。

2 協同視角下的數字圖書館演化分析

協同學在系統演化研究中提出了三個基本原理：不穩定性原理、序參量原理和役使原理，其中不穩定性在新舊結構轉換中起重要的媒介作用，并由此產生序參量，序參量又導致役使原理。本文以此為結構來探求數字圖書館發展演化的內在機制與規律性。

2.1 不穩定原理與數字圖書館的產生

系統的演化過程也就是不穩定性產生，從而導致舊結構瓦解和新結構產生的過程。協同學認為造成系統不穩定的原因在于漲落，所謂漲落指復雜系統中總存在子系統的獨立運動，及它們之間各種可能產生的局部耦合，加上環境條件的隨機波動等，都反映在系統的宏觀量的瞬時值經常會偏離它的平均值而出現的起伏上，這種起伏就是漲落[5]。漲落包括內部漲落和外部漲落兩類，對系統而言漲落一直存在，每一種新技術、新觀點、新理論或突發事件的產生與發展都是一次漲落。這些漲落中的絕大部分都屬于微漲落，即對系統而言其漲落的幅度較小并且衰減極快，因此對系統的影響極小，可以忽略，但也可能存在有部分漲落得到其他子系統的響應而形成巨漲落，這些巨漲落表現得相當活躍，對系統產生較強的影響作用，沖擊系統原有的穩定態，導致原系統的不穩定性產生。如20世紀60年代開始的第五次信息技術革命動搖了傳統圖書館作為信息服務中心的地位，促使傳統圖書館開始尋求變革，而1978年美國著名圖書館學家蘭開斯特(F.W. Lancaster)在其著作中預測“無紙化社會”即將到來，引發了圖書館對館藏紙質文獻數字化工作的思考[6]。在這一系列巨漲落的沖擊下，圖書館原有的結構出現不穩定態，進而促使數字圖書館這一新穩定結構的產生。

2.2 役使原理與數字圖書館的序參量辨析

序參量本是相變理論中的概念，是原蘇聯物理學家朗道為描述連續相變而引入的。哈肯把序參量概念引入協同學，代替熵概念作為處理自組織問題的一般判據。協同學中序參量是描述系統宏觀有序度的參量，能指示出系統新結構的形成，是微觀子系統或諸要素集體運動的產物，是其合作效應的表征與度量，并且序參量支配子系統的行為，主宰系統自組織的整體演化過程[7][8]。因此辨析數字圖書館的序參量是分析其發展演化的關鍵步驟。

役使原理是判定系統序參量的有效工具。役使原理也稱為支配原理或伺服原理，其核心思想是認為系統內部各個參量對系統的影響是有差異的、不平衡的，當控制參量的改變使系統逼近臨界點時，這種差異和不平衡就愈加明顯，于是出現兩類參量，一類是快弛豫參量，另一類是慢弛豫參量。快弛豫參量數量眾多但衰減快，對系統的演化過程不起明顯作用，因此可將他們消去。相反，慢弛豫參量雖然數量極少，但在系統演化過程中從始至終都起作用。慢弛豫參量驅使著快弛豫參量運動，在系統中處于決定性的支配地位，它支配和決定著系統的宏觀有序結構、狀態、性能及其有序化水平，這里的慢弛豫參量就是決定系統演化發展的序參量。由于慢弛豫參量在系統演化過程中從始至終都起支配作用，必然成為系統的核心構成要素，因此通過對系統構成要素的分析可以反向得出慢弛豫參量，即系統序參量。

1995年，美國研究圖書館協會對有關數字圖書館的大量文章所提出的定義進行了歸納，這一歸納過程相當于去除數字圖書館系統的快弛豫參量，提出了如下一些可以相信是已經達成共識的定義要素：數字圖書館不是一個簡單實體；數字圖書館需要使用技術來連接眾多資源；許多個數字圖書館和信息服務之間的連接對終端用戶是透明的；廣泛地存取數字圖書館和信息服務是一個目標；數字圖書館館藏并不限于文獻替代品,它們延展至不能以印刷格式表達或傳送的數字式人工制品[9]。分析這些要素，我們可以確定資源、技術和信息服務是定義數字圖書館的核心要素，它們共同支配和決定著數字圖書館的宏觀結構、狀態、性能及其有序化水平，換句話說它們就是影響數字圖書館的慢弛豫參量，即序參量。

2.3 序參量主導下的數字圖書館演化

協同學認為系統中若存在幾個序參量，相互之間必然是即協同又競爭，每個序參量都決定著系統的一個宏觀結構，都企圖獨立主宰系統，從而形成競爭，但由于彼此實力相當，序參量之間便自動形成妥協，通過協同來控制系統。此時，序參量之間的協同合作決定著系統的有序結構，然而隨著序參量的地位和作用的變化，序參量之間的競爭加劇，一旦控制參量達到一個新的閾值時，終將導致形成一種新的有序結構，即更高一層的有序[10]。對數字圖書館而言，其發展演化過程受資源、技術和信息服務三個序參量之間的協同與競爭關系主導。哈肯在其著作中對三個序參量之間的交互關系作過如下描述：在一段時間內，一個序參量占主導地位，支配另外兩個，但不久之后這個序參量失去其主導地位，把這地位讓給另一個序參量，并依此重演[11]。這一過程在數字圖書館的發展演化中得到完美展現。

如圖1所示，數字圖書館建設初期，其主要目標是將大量紙質文獻轉換為數字資源以便于保存，同時廣泛收集各類數字資源，資源序參量在這一時期占主導地位，而技術和信息服務兩個序參量則處在被支配位置；當數字資源達到一定規模時，人們發現自己正處在“信息資源大爆炸”的環境之中，尋找所需的數字信息資源變得非常困難，如何快速查找所需數字資源成為數字圖書館建設的中心，此時技術序參量取代資源序參量占主導地位，資源和信息服務二個序參量則處在被支配位置；隨著資源建設和信息技術水平的不斷發展以及數字圖書館相關理論的不斷完善與成熟，信息服務序參量開始占主導地位，并支配技術與資源序參量。數字圖書館資源、技術與信息服務三個序參量之間的協同與競爭關系的變化促使數字圖書館演化出不同的發展階段，即資源建設階段、技術開發階段和信息服務階段。

圖1 數字圖書館序參量協同與競爭抽象示意圖

3 數字圖書館的演化趨勢分析

如前文所述，當前數字圖書館正處在以信息服務序參量占主導地位，并支配資源與技術兩個序參量的階段。協同學認為序參量具有雙重性，一方面支配子系統的行為，主宰系統的演化過程，另一方面子系統同樣決定著序參量的活動[12]。因此數字圖書館的演化趨勢雖然受到信息服務序參量的主宰，但同時也受到技術與資源兩個序參量的制約。

3.1 資源序參量的發展趨勢分析

資源是數字圖書館提供信息服務的基礎，開放獲取運動和數字出版的廣泛開展將沖擊現有的數字圖書館資源建設模式。一方面，開放獲取將使當前各類數據庫的價格上漲之勢得到有效抑制。未來各類數據庫的定價權不再受產商一家主導，而要受限于數據庫中開放獲取資源的比重，開放獲取資源占比較大的數據庫，其價格將大幅下降，而占比較少的數據庫也無法一味提價，因為隨著數據庫的提價就會導致更多的資源轉變為開放獲取，從而有效抑制各類數據庫的價格上漲。另一方面，數字出版將減少數字圖書館數字化工作量，使數字圖書館能將更多的資源投入到信息服務工作。紙質文獻數字化是當前數字圖書館資源建設的重點之一，占用大量的人力和資金資源，而隨著數字出版的廣泛開展，以及館藏紙質文獻數字化工作的完成，未來的數字圖書館將可直接采購數字文獻，從而節省大量人力和資金。

3.2 技術序參量的發展趨勢分析

技術是數字圖書館提升信息服務水平的手段，快速發展的云計算、大數據和超高速無線網絡技術將使數字圖書館的信息服務水平提升到一個新層次。首先，數字圖書館從本地服務器遷移到云服務平臺將是數字圖書館建設的一個重大趨勢。這種遷移既可以是將現有的數字圖書館整體遷移到云服務平臺，如CALIS數字圖書館云服務平臺，也可以運用云計算技術將現有的服務器等資源構建成一個私有云或公共云的一部分，從而實現數字圖書館向云端遷移。將數字圖書館構建于云端，不僅可以以較低的成本獲得巨大的計算能力和海量的信息存儲，使其徹底擺脫硬件設備的限制，而且各數字圖書館之間可以方便地實現各種資源的共享，如分享基礎設施、共享數據資源和特色服務等[13]。其次，大數據分析技術對提升數字圖書館的信息服務具有重大意義。數字圖書館本身就是一個大數據集，入藏的數據類型多樣，既有結構化數據又有非結構化數據，數據量可達到PB級，并且用戶每天訪問數字圖書館也將產生大量的訪問數據。采用大數據分析技術對數字圖書館的相關數字資源進行分析，一方面可以提升數字圖書館實時交互式的查詢效率，另一方面可以獲得用戶行為信息，從而提供相應的個性化智能服務。再次，超高速無線網絡助力用戶快速訪問數字圖書館云。2013年2月26日，百度公司發布的《移動互聯網發展趨勢報告》顯示，2012年第四季度，移動互聯網上網時長首度超過PC互聯網，互聯網行業的移動化已是大勢所趨[14]。因此，用戶通過移動終端訪問數字圖書館已成為趨勢，而超高速無線網絡將成為確保移動終端能夠快速穩定訪問數字圖書館的基礎。

3.3 信息服務序參量的發展趨勢分析

信息服務作為當前數字圖書館演化的主導序參量，其發展趨勢直接主宰數字圖書館的演化。當前數字圖書館的信息服務正在向知識型服務和主動式服務方向發展。知識型服務指數字圖書館的信息服務不再只是單一的提供其存儲的各類原始數字資源，而是通過對原始數字資源進行組織、挖掘、提煉、重組與再造，將數字圖書館所存儲的數字資源轉化為用戶所需的知識，并提供服務。主動式服務則強調數字圖書館信息服務將具有一定的智能分析能力，能通過對用戶信息行為數據的采集，來分析用戶潛在的信息需求并主動提供相關信息給用戶，提升用戶獲取信息的效率與質量。協同學認為，在多個序參量系統中，主導參量的發展也會受制于其他序參量的發展，從前文分析可知，資源序參量的發展將為數字圖書館信息服務向知識型服務發展提供豐富的數字資源基礎，而技術序參量的發展則為數字圖書館信息服務向主動式服務發展提供了必要的技術支持。

4 數字圖書館多序參量結構將向單序參量結構轉變

協同學對于由多個序參量所構成的系統演化的研究發現:系統的多個序參量之間通過彼此競爭，最終將出現由單一序參量單獨主宰系統的新結構，其他序參量則轉變為系統的伺服參量。這一單一序參量既可能是系統中原來的多個序參量中的一個，也有可能是一個新形成的序參量[15]。依據協同學這一研究成果，可推測當前由三個序參量共同協同主導的數字圖書館的系統結構，在未來必將轉變為由某一序參量獨立主導的新系統結構。數字圖書館三個序參量之間的競爭正逐步顯示出這一變化趨勢，信息服務序參量在系統中的主導地位正在進一步加強，而資源與技術兩個序參量在系統中的作用正逐步弱化，有向伺服參量轉變的趨勢。

首先，數字資源取代紙質資源的趨勢愈加明顯， 2006～2013年，7年間國內高校圖書館的館均紙質資源購置費從288萬元下降到243萬元，相反數字資源的購置費則從78萬元增加到188萬元。北京地區高校圖書館2013年的資源購置費為3.8億元，其中紙質資源為1.81億元、占47%；電子資源為1.99億元，占53%[16]。在這一趨勢的影響下，數字圖書館的資源建設重點將從紙質資源數字化向數字資源收集轉移。由于數字資源具有海量增長的特性，因此對于任何一個數字圖書館而言都不可能將所有數字資源收集完整，而應以滿足數字圖書館信息服務需求為前提來收集所需數字資源，換言之，此時的資源序參量將變為伺服參量，服從于信息服務這一序參量。

其次，信息技術正從促進數字圖書館發展的引導者向被引導者角色轉變，信息技術在數字圖書館發展過程中一直扮演著非常重要的引導者角色，不僅促使數字圖書館產生，而且其每一次發展都對數字圖書館的發展起到重要的引導作用。不過隨著信息技術的發展及數字圖書館技術儲備的日益完善，信息技術引導數字圖書館發展的現狀將會徹底終結，取而代之的將是數字圖書館以信息服務需求為基礎來引導相關信息技術應用。在傳統圖書館中這一轉變已開始呈現，如圖書自動借還機、圖書消毒機等這類圖書專用產品就是將已有的技術儲備根據圖書館的業務或服務需求進行創新性整合所開發的。在數字圖書館系統開發領域也呈現出類似的變化，如云計算中的SaaS(軟件即服務)服務模式，客戶可以根據自己實際需求，通過互聯網向廠商定購或定制所需的應用服務。信息技術在數字圖書館中的角色轉變趨勢意味著其作為數字圖書館序參量的作用正逐步弱化并向伺服參量轉換。

通過以上分析，筆者認為當前數字圖書館系統的演化由三個序參量協同與競爭主導的結構最終將發展成為由某一單獨序參量主宰的新的穩定結構，至于這一單獨序參量是否就是信息服務序參量或是某一新形成的序參量則還有待進一步研究分析。

運用協同學理論探索數字圖書館演化的內在機制與規律尚屬首次，通過分析可以確認數字圖書館的發展演化受到資源、技術與信息服務三個序參量的協同與競爭關系主宰，認識數字圖書館發展演化這一內在機制與規律性，有助于我們對數字圖書館的未來發展趨勢作出預測。

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15 同12:136-137

16 顧群.互聯網時代，館配產業也要換個活法[EB/OL].[2015-05-13].http://www.ccmedu.com/bbs48_251632.html

The Analysis on Digital Library Evolution Trends from the Synergetics Perspective

Zheng Jianming

Adopting instability principle of synergetics, principle of order parameter and the slaving principle, the paper analyzes the evolution process of digital library, and points out that the resource, technology and information service dominated the three order parameter of digital library evolution. It then makes analysis on development trend of library resources and technology parameters utilizing the duality principle on synergetics order parameter , and thus demonstrates the evolution trend of digital library in the future.

Digital library; Synergetics; Order Paramete

*2013年高等學校博士學科點專項科研基金(博導類)“數字圖書館協同機理研究及其概率群集建模應用”(課題編號:20130091110006) 的研究成果之一。

鄭建明，ORCID：0000-0002-7989-4435，zhengjm@nju.edu.cn。

南京大學信息管理學院,南京,210093

2015年2月13日